Multidimensionale Darstellung der proximalen RCA in 3D4D- Technik im Vergleich zur Koronarangiographie

Das Ziel der vorliegenden Studie war die Analyse der Detektierbarkeit von Stenosen und Lumenverschlüssen im proximalen Bereich der rechten Koronararterie mit konventioneller 2D- und 3D- Echokardiographie von transthorakal. Zusätzlich wurden die Befunde der 3D-Echoloops mit den Untersuchungsergebnissen der Koronarangiographie verglichen. Methodisch wurden daher bei Patienten mit bestehender Indikation zur Koronarangiographie vorhergehende zweidimensionale parasternale Lang- (n=91) und Kurzachsenaufnahmen (n=76), sowie parasternale dreidimensionale (n=91) echokardiographische Aufnahmen des Ostiums und der proximalen Region der rechten Herzkranzarterie durchgeführt. Durch zusätzliche Schnittebenen der proximalen Abschnitte der rechten Koronararterie sollte die konventionelle zweidimensionale Echokardiographie für eine Stenosendetektion ergänzt werden. Diese ermöglichten eine genaue Darstellung der rechtskoronaren Morphologie im proximalen Gefäßbereich. Maximal konnten die proximalen 35mm der rechten Koronararterie untersucht werden. Die Ergebnisse der einzelnen verschiedenen echokardiographischen Dokumentationen wurden miteinander und mit denen der Koronarangiographie verglichen. Insgesamt zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Ergebnissen der 2D Echokardiographie und der Koronarangiographie. Die Diameter der Streckenmessungen an der rechten Koronararterie in der 3D-Echokardiographie und der Koronarangiographie sind hingegen in ihren Mittelwerten signifikant verschieden. Dies ist durch häufigere Sekantenanschnitte der Gefäße mittels Echokardiographie bedingt. Die höchste Sensitivität konnte mittels 3D-Echokardiographie (98%) nachgewiesen werden, wohingegen die zweidimensionale Technik bessere Spezifitäten (91% in 2D-Langachsen- und 92% in 2D-Kurzachsen-Aufnahmen) aufweist. Diese Ergebnisse zeigen den Nutzen der Echokardiographie im klinischen Alltag zur intravasalen Stenosendetektion der rechten Koronararterie.:1 Einleitung 1 2 Material und Methoden 5 2.1 Verwendete Geräte 5 2.1.1 Speckle Tracking Analyse durch Automated Function Imaging (AFI) 6 2.2 Patienten 9 2.2.1 Echokardiographische Untersuchung 9 2.2.2 Herzkatheteruntersuchung 11 2.3 Studiendauer 12 2.4 Datenerhebung und Auswertung 13 2.4.1 Postprocessing der echokardiographischen 3D-Datensätze 14 2.5 Statistische Verfahren 16 3 Ergebnisse 18 3.1 Informationen zum Studienprotokoll 18 3.2 Längen der dokumentierten RCA 18 3.3 Durchmesser der rechten Herzkranzarterie 19 3.4 Spezifität und Sensitivität der echokardiographischen Darstellung einer rechtskoronaren Stenose oder eines Verschlusses 20 3.4.1 Sensitivität und Spezifität der RCA-Stenosen- und Verschlussdetektion mittels Echokardiographie in der 2D-Darstellung der langen Achse parasternal 22 3.4.2 Sensitivität und Spezifität der RCA-Stenosen- und Verschlussdetektion mittels Echokardiographie in der 2D-Darstellung der kurzen Achse parasternal 22 3.4.3 Sensitivität und Spezifität der RCA-Stenosen- und Verschlussdetektion mittels Echokardiographie in der 3D-Darstellung parasternal 22 3.5 Bland-Altman Plot 23 3.5.1 Minimale Diameter der 2D-Echokardiographie lange Achse im Vergleich zur Koronarangiographie 24 3.5.2 Minimale Diameter der 2D-Echokardiographie kurze Achse im Vergleich zur Koronarangiographie 26 3.5.3 Minimale Diameter der 3D-Echokardiographie im Vergleich zur Koronarangiographie 28 3.6 Normalverteilung und Mittelwertvergleich 30 3.6.1 Weite der RCA-Durchmesser der 2D- Echokardiographie lange Achse versus Koronarangiographie 30 3.6.1.1 Test auf Normalverteilung 30 3.6.1.2 Student-t-Test auf Signifikanz der Mittelwerte 31 3.6.2 Weite der RCA-Durchmesser der 2D-Echokardiographie kurze Achse versus Koronarangiographie 32 3.6.2.1 Test auf Normalverteilung 32 3.6.2.2 Student-t-Test auf Signifikanz der Mittelwerte 33 3.6.3 Werte der RCA-Durchmesser der 3D Echokardiographie versus Koronarangiographie 34 3.6.3.1 Test auf Normalverteilung 34 3.6.3.2 Student-t-Test auf Signifikanz der Mittelwerte 35 3.7 Fallbeispiele 36 3.7.1 Gesunde Studienteilnehmer 36 3.7.2 Messergebnisse: Durchmesserbestimmungen durch echokardiographische 2D- Langachsenaufnahmen versus Koronarangiographie 40 3.7.3 Messergebnisse: Durchmesserbestimmungen durch echokardiographische 2D-Kurzachsenaufnahmen versus Koronarangiographie 46 3.7.4 Messergebnisse: Durchmesserbestimmungen durch echokardiographische 3D-Aufnahmen versus Koronarangiographie 49 3.7.4.1 Drei Patientenbeispiele mit detektiertem RCA-Verschluss 50 3.8 Patientenbeispiele mit möglichen Fehlerquellen der Befundinterpretation (Bedeutung einer sorgfältigen retrospektiven Analyse) 60 4 Diskussion 69 5 Zusammenfassung 76 6 Literaturverzeichnis 79 7 Anhang 83 7.1 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 83 7.2 Lebenslauf 84 7.3 Danksagung 8

Model driven quantification of left ventricular function from sparse single-beat 3D echocardiography

This paper presents a novel model based segmentation technique for quantification of left ventricular (LV) function from sparse single-beat 3D echocardiographic data acquired with a fast rotating ultrasound (FRU) transducer. This transducer captures cardiac anatomy in a sparse set of radially sampled, curved cross-sections within a single cardiac cycle. The method employs a 3D Active Shape Model of the left ventricle (LV) in combination with local appearance models as prior knowledge to steer the segmentation. A set of local appearance patches generate the model update points for fitting the model to the LV in the curved FRU cross-sections. Updates are then propagated over the dense 3D model mesh to overcome correspondence problems due to the data sparsity, whereas the 3D Active Shape Model serves to retain the plausibility of the generated shape. Leave-one-out cross-validation was carried out on single-beat FRU data from 28 patients suffering from various cardiac pathologies. Detection succeeded in 24 cases, and failed in 4 cases due to large dropouts in echo signal. For the successful 24 cases, detection yielded Point to Point errors of 3.1 +/- 1.1 mm, Point to Surface errors of 1.7 +/- 0.9 mm and an EF error of 7.3 +/- 4.9%. Comparison of fitting on single-beat versus denser multi-beat data showed a similar performance for both types of data irrespective of frame angles of the intersections. Robustness tests with respect to different model initializations showed acceptable performance for initial positions within a range of 26 mm for displacement and 12 degrees for orientation. Furthermore, a comparison study between the proposed method and global LV function measured from MR studies of the same patients showed an underestimation of volumes estimated from echocardiographic data compared to MR derived volumes, similar to other results reported in literature. All experiments demonstrate that the proposed method combines robustness with respect to initialization with an acceptable accuracy, while using sparse single-beat FRU data. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.Cardiovascular Aspects of Radiolog

Automated analysis of 3D echocardiography

In this thesis we aim at automating the analysis of 3D echocardiography, mainly targeting the functional analysis of the left ventricle. Manual analysis of these data is cumbersome, time-consuming and is associated with inter-observer and inter-institutional variability. Methods for reconstruction of 3D echocardiographic images from fast rotating ultrasound transducers is presented and methods for analysis of 3D echocardiography in general, using tracking, detection and model-based segmentation techniques to ultimately fully automatically segment the left ventricle for functional analysis. We show that reliable quantification of left ventricular volume and mitral valve displacement can be achieved using the presented techniques.SenterNovem (IOP Beeldverwerking, grant IBVC02003), Dutch Technology Foundation STW (grant 06666)UBL - phd migration 201